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冲击试验

冲击测试类型 | Instron

冲击测试用于测量材料承受突然的高速力的能力,从而清晰地展示材料如何吸收能量并最终发生失效。通过捕捉材料在快速加载下的这种行为,工程师可以获得有关韧性、耐用性和实际性能的关键见解。这些测试有助于预测产品在服役过程中对冲击的反应,无论是结构部件、消费品还是安全关键部件,这使得冲击测试成为设计更坚固、更可靠材料的关键步骤。

为什么冲击测试如此重要?

抗冲击性是零件设计人员需要考虑的最重要属性之一,毫无疑问,也是最难量化的属性。在许多应用中,零件的抗冲击性是衡量使用寿命的关键指标。更重要的是,在当今时代,它还涉及产品安全和责任这一复杂问题。

必须确定:

  1. 零件在其寿命周期内预期承受的冲击能量
  2. 传递该能量的冲击类型,然后
  3. 选择一种能够在预期寿命内抵抗此类冲击的材料
技术能量_文字 | Instron

模塑应力、聚合物取向、薄弱点(例如焊缝或浇口区域)以及零件几何形状都会影响冲击性能。当塑料中加入添加剂(例如着色剂)时,冲击性能也会发生变化。

模塑应力、聚合物取向、薄弱点(例如焊缝或浇口区域)以及零件几何形状都会影响冲击性能。当塑料中加入添加剂(例如着色剂)时,冲击性能也会发生变化。

韧性与脆性

大多数现实世界的冲击是双轴的,而非单向的。

失效模式的选择使情况进一步复杂化:韧性或脆性。脆性材料只需很少的能量就会产生裂纹,再稍加能量就会扩展至破碎。其他材料则具有不同程度的韧性。高韧性材料在落锤测试中表现为穿刺失效,需要高能量载荷才能引发和扩展裂纹。

许多材料既可能发生韧性断裂,也可能发生脆性断裂,这取决于测试类型、速率和温度条件。它们具有韧性/脆性转变特性,实际上会根据这些变量而发生偏移。

哪些测试设备对冲击测试结果至关重要

摆锤冲击试验机和落锤冲击试验机对于验证材料性能都至关重要。然而,这两种仪器之间存在差异,决定了各自最适合的应用场景。

韧性 脆性 | Instron

摆锤式冲击试验机与落锤试验机的区别

每种测试使用不同的方法。

顾名思义,摆锤 使用绕轴旋转的摆锤(质量块)来撞击样品。冲击点发生在摆锤弧线的最低点,此时力仅作用于水平面。

在 落锤试验机 中,质量块掉落在样品上,并使用力传感器测量冲击力。冲击力仅作用于垂直面。与摆锤不同,落锤还可以测量变形,从而提供更多关于材料特性的信息。

确定使用摆锤还是落锤的第一步是了解测试需要符合的标准。

测量抗冲击性有两个传统标准:Charpy 摆锤冲击试验 (ISO 179/ASTM D6110) 和 Izod 试验 (ISO 180/ASTM D256)。这两种测试方法用于认证各种材料的抗冲击性,包括金属以及塑料、树脂和复合材料。它们经常出现在数据表中,以证明材料符合其规格。

除了 ISO 179-2 标准外,Charpy 和 Izod 测试标准都不允许使用落锤。这一限制意味着只能使用摆锤式冲击试验机根据 ISO 179-1/ASTM D6110 和/或 ISO 180/ASTM D256 进行产品认证。

落锤试验机仍可用于内部目的(例如,比较产品或研究材料特性)的 Charpy 和 Izod 测试。不仅如此,落锤在测试配置方面比摆锤具有更大的灵活性,可以根据各种标准进行测试,包括:

落锤还可以用于执行超出国际标准要求的 组件测试。

利用专为高精度和高重复性设计的先进冲击测试系统,评估材料在突然载荷下的性能。